Формула, свойства и применение хлорноватистой кислоты (HClO)

хлорноватистая кислота, также известная как моноксохлористая кислота (I), представляет собой химическое соединение формулы HClO. Это простая молекула с центральным кислородом, связанным с атомами хлора и водорода через простые связи. 

Это хлорная кислота, которая имеет валентность (I). Это слабая кислота, которая обычно образуется, когда хлор растворяется в воде. Ссылка делается на несколько других названий, таких как: хлорная кислота, хлоранол, гипохлорит водорода и гидроксид хлора.

Хлорноватистая кислота вырабатывается в организме человека лейкоцитами для борьбы с инфекциями, поскольку она действует против широкого спектра микроорганизмов..

Добавление хлора к воде дает хлорноватистую кислоту вместе с соляной кислотой (HCl):

Cl2 + H2O ⇌ HOCl + HCl

Вышеуказанная реакция находится в равновесии, и нелегко выделить HOCl из этой смеси. Однако стабильные хлорноватистые соли могут быть получены растворением газообразного хлора в растворе гидроксида натрия или других водных растворах основания.

HOCl также может быть получен путем растворения монооксида дихлорида в воде (использование, свойства, структура и формула хлорноватистой кислоты, S.F.).

Cl2O + H2O → 2HOCl

индекс

• 1 Физико-химические свойства
• 2 Противомикробное действие
• 3 использования
  • 3.1 Образование хлоргидрина
  • 3.2 Косметическая индустрия
  • 3.3 Водоподготовка
  • 3.4 Лечение зуда
• 4 Ссылки

Физико-химические свойства

Хлорноватистая кислота существует только в виде водного раствора. Это бесцветный раствор, и его точные физические свойства являются переменными, поскольку они зависят от концентрации раствора. Безводную или сухую хлорноватистую кислоту невозможно приготовить, так как молекула находится в равновесии с ее ангидридом (Национальный центр биотехнологической информации., 2017).

Его молекулярная масса составляет 52,46 г / моль, а его рКа - 7,53. Растворим в воде.

HOCl является сильным окислителем и может образовывать взрывоопасные смеси. Это также восстановитель, способный окисляться до хлорной, хлорной и хлорной форм кислоты. В водных растворах, будучи слабой кислотой, он частично диссоциирует на ионы гипохлорита (OCl-) и Н+.

HOCl реагирует с основаниями с образованием солей, называемых гипохлоритами. Например, гипохлорит натрия (NaOCl), активный ингредиент в отбеливателе, образуется при взаимодействии хлорноватистой кислоты с гидроксидом натрия (Royal Society of Chemistry, 2015).

HOCl + NaOH → NaOCl + H2O

Хлорноватистая кислота также легко реагирует с различными органическими молекулами и биомолекулами..

Хлорноватистая кислота не считается вредной, поскольку она встречается в низких концентрациях в организме человека и обладает антимикробным действием..

Хлорноватистая кислота медленно реагирует с ДНК и РНК, а также со всеми нуклеотидами in vitro..

GMP является наиболее реактивным, потому что HClO реагирует как с гетероциклической группой NH, так и с аминогруппой.

Точно так же TMP только с одной гетероциклической группой NH, которая реагирует с HClO, является вторым наиболее реактивным.

AMP и CMP, которые имеют только одну медленно реагирующую аминогруппу, менее реагируют с HClO.

Сообщалось, что UMP реагирует только очень медленными темпами. Гетероциклические NH-группы более реакционноспособны, чем аминогруппы, а их вторичные хлорамины способны отдавать хлор.

Эти реакции, вероятно, влияют на спаривание оснований ДНК, и, в соответствии с этим, сообщалось об уменьшении вязкости ДНК, подверженной воздействию HClO, подобно тому, которое наблюдается при денатурации при нагревании (Prütz, 1996)..

Остатки сахара нереактивны, а основа ДНК не разрушается. NADH может реагировать с хлорированным TMP и UMP, а также с HClO. Эта реакция может регенерировать UMP и TMP и приводит к 5-гидроксипроизводному NADH.

Реакция с TMP или UMP медленно обратима для регенерации HClO. Вторая, более медленная реакция, приводящая к расщеплению пиридинового кольца, происходит, когда присутствует избыток HClO. НАД + инертен к HClO.

Антимикробное действие

За последние 15 лет самые передовые растворы хлорноватистой кислоты, основанные на электрохимии, стали безопасными и жизнеспособными средствами для очистки ран, а также дополнительными методами лечения инфекций..

Гипохлорный раствор (HOCl) является сильным окислителем и имеет тенденцию удалять электроны из другого вещества. Его натриевая соль, гидроксид натрия (NaClO) или его кальциевая соль, гидроксид кальция (Ca (ClO) 2) обычно используются в отбеливателях, дезодорантах и ​​дезинфицирующих средствах..

HOCl существует в качестве естественного эндогенного компонента у людей и животных и является важной частью врожденной иммунной системы. HOCl продуцируется нейтрофильными гранулоцитами, наиболее распространенным типом лейкоцитов у млекопитающих. Участвует на последнем этапе окислительного маршрута в борьбе с инфекцией и вторжением чужеродных веществ.

Когда клетка обнаруживает инвазию чужеродного вещества, она подвергается фагоцитозу, во время которого нейтрофил поглощает и усваивает микроорганизмы или инородные частицы. Это фагоцитарное событие приводит к секреции активных форм кислорода и гидролитических ферментов (Kavros, S.F.).

Потребление кислорода во время генерации активных форм кислорода, называемых «реактивным взрывом», включает активацию фермента NADPH оксидазы, который производит большое количество супероксида..

Этот высокоактивный вид кислорода разлагается на перекись водорода, которая затем превращается в HOCl. HOCl проявляет бактерицидные свойства и немедленно уничтожает бактерии, проглоченные нейтрофилами. Несмотря на значительную активность HOCl против микроорганизмов, он не является цитотоксичным для клеток человека или животных. Вероятно, это связано с его эндогенным присутствием в иммунной системе клеток млекопитающих (Chanson Water Ionizers USA, Inc, 2016).

Недавно было высказано предположение, что бактериальная инактивация с помощью HOCl является результатом ингибирования репликации ДНК. Когда бактерии подвергаются воздействию HOCl, происходит резкое снижение синтеза ДНК, которое предшествует ингибированию синтеза белка и очень похоже на потерю жизнеспособности (Davies, 1988)..

Во время репликации бактериального генома источник репликации (oriC в E.coli) связан с белками, которые связаны с клеточной мембраной, и было обнаружено, что обработка HOCl уменьшает сродство мембран, экстрагированных для oriC, и эта близость уменьшается параллельно с потерей жизнеспособности.

В работе Henry Rosen (1998) они сравнили степень ингибирования HOCl репликации плазмидной ДНК с разными источниками репликации и обнаружили, что некоторые плазмиды проявляют задержку ингибирования репликации по сравнению с плазмидами, которые они содержали oriC. Группа Розена предположила, что инактивация мембранных белков, участвующих в репликации ДНК, является механизмом действия HOCl..

приложений

Образование хлоргидринов

Хлорноватистая кислота используется в органическом синтезе, превращая алкены в хлоргидрины.

Хлорноватистая кислота реагирует с ненасыщенными связями в липидах, но не в насыщенных связях, и ион ClO не участвует в этой реакции.

Эту реакцию получают путем гидролиза с добавлением хлора к одному из атомов углерода и одного гидроксила к другому. Полученное соединение представляет собой хлоргидрин. Полярный хлор разрушает липидный бислой и может увеличить проницаемость.

Когда образование хлоргидрина происходит в липидных бислоях эритроцитов, проницаемость увеличивается. Прерывание может произойти, если образуется достаточно хлоргидрина.

Добавление предварительно образованных хлоргидринов к эритроцитам также может влиять на проницаемость. Холестерин хлоргидрины также наблюдались, но не сильно влияют на проницаемость, и считается, что Cl2 ответственен за эту реакцию

Косметическая индустрия

В косметической промышленности его используют в качестве очищающего средства для кожи, которое приносит пользу коже тела, а не вызывает высыхание. Он также используется в детских продуктах, потому что кожа ребенка особенно чувствительна и может легко раздражаться.

Обработка воды

При обработке воды хлорноватистая кислота является активным дезинфицирующим средством в продуктах на основе гипохлорита (например, используемых в плавательных бассейнах)..

В сфере общественного питания и водораспределения специальное оборудование для выработки слабых растворов HClO из воды и соли иногда используется для выработки достаточного количества безопасного (нестабильного) дезинфицирующего средства для обработки поверхностей и расходных материалов для приготовления пищи. воды.

Лечение зуда

Недавно местная хлорноватистая кислота (HOCl) была предложена для лечения зуда. Предложены два механизма, с помощью которых HOCl может уменьшить зуд:

1) HOCl является бактерицидным по отношению к кожным патогенам, особенно Золотистый стафилококк при атопическом дерматите.

2) HOCl является противовоспалительным и снижает активность гистамина, лейкотриена B4 и интерлейкина-2, все они участвуют в патофизиологии зуда.

Существуют условия, при которых HOCl может фактически вызвать зуд как неблагоприятное воздействие. Например, HOCl повышает активность фактора роста нервов, что способствует зуду. Длительное воздействие или высокая доза HOCl также могут вызывать раздражающий контактный дерматит или, реже, аллергический контактный дерматит (Robert Y. Pelgrift, 2013).

ссылки

1. Chanson Water Ionizers USA, Inc. (2016). открытие хлорноватистой кислоты. Восстановленный от chansonalkalinewater: chansonalkalinewater.com.
2. Дэвис, С. М. (1988). Ингибирование роста бактерий хлорноватистой кислотой. Возможная роль в бактерицидной активности фагоцитов. Biochem J. 254 (3), 685-692. ncbi.nlm.nih.gov.
3. EMBL-EBI. (2014, 31 марта). хлорноватистая кислота. Получено с ebi.ac.uk: ebi.ac.uk.
4. Генри Розен, Б. Р. (1998). Дифференциальное влияние оксидантов, полученных из миелопероксидазы, на репликацию ДНК Escherichia coli. Инфекционный иммунитет. 66 (6), 2655-2659. ncbi.nlm.nih.gov.
5. Использование хлорноватистой кислоты, свойства, структура и формула. (S.F.). Восстановленные desoftschools: softschools.com.
6. Каврос, С. (С.Ф.). Использование раствора хлорноватистой кислоты в ране. Восстановлено с faim.org.
7. Национальный центр биотехнологической информации ... (2017, 25 марта). База данных PubChem Compound; CID = 24341. Получено из ПабХима.
8. Prütz, W. A. ​​(1996). Взаимодействие хлорноватистой кислоты с тиолами, нуклеотидами, ДНК и другими биологическими субстратами. Архивы биохимии и биофизики том 332, выпуск 1, 110-120. Восстановлено с sciencedirect.com.
9. Роберт Й. Пелгрифт, А.Дж. (2013). Актуальная хлорноватистая кислота (HOCl) как потенциальное лечение зуда. Текущие дерматологические отчеты, том 2, номер 3, 181. Получено с springer.com.
10. Королевское химическое общество. (2015). Хлорноватистая кислота. Получено с chemspider: chemspider.com.